耐火材料滲碳爐的標準。

從滲碳爐的工作環境來看，其工作溫度不是很高，滲碳的加熱溫度約為930℃，爐溫變化梯度不高。因此，從溫度要求的角度來看，一般耐火材料是可選的。但滲碳爐內存在還原性滲碳氣氛，要求砌筑耐火材料具有抗滲性能，砌筑襯里耐火材料可選用重質高鋁滲碳磚；保溫層可選用輕質抗滲碳磚；爐門可選用耐碰撞熱穩定性好的抗滲碳磚。為了減少散熱損失，可以在輕質抗滲磚和鋼甲之間使用一層250mm厚的耐火纖維。

耐火材料的耐滲透性與耐腐蝕性有關。

 

間(t)是拋物線關系。一旦熔渣滲入耐火材料氣孔，耐火材料就會溶解并擴散到滲透的熔渣中，熔渣組成的變化速度由擴散速度控制。假設平均氣孔半徑(r)保持不變耐火材料成分在渣中達到飽和濃度的時間可以用式(2-17)表示。這意味著滲透到耐火材料孔隙中的渣達到飽和的時間非常短，也可以近似地認為滲透到耐火材料中的渣幾乎沒有變化（或與滲透時間無關）。

然而，由于耐火材料氣孔徑的不均勻性，耐火材料在熔渣滲透過程中的溶解反應導致熔渣物理性質的變化，耐火材料中溫度不均勻等因素的實際滲透深度（LP）小于公式（2-22）計算的深度（L理）。假設熔渣在滲透過程中的物理化學性質不變，對于毛細管-多孔耐火材料，熔渣的滲透深度LP為：

L2p=rtωcosj/2.8b2(2-23)

b-氣孔曲折系數。

理論值等于π/2☆1.57，實際值為b=1.6±0.1。

在耐火材料中添加能抑制熔渣滲透的物質時，同一熔渣對耐火材料的滲透深度LP：

L2p=rtのcosj/2.8(2-24)

如果定義R2p=L2p/L2p=羧cosj2/羧cosj2(2-25)

由于潤濕程度（保濕量）與耐火材料和渣的性質有關，與渣的滲透時間無關，見式（2-25），RP可定義為耐火材料抗渣滲透系數。從公式(2-25)可以看出，當RP小于1時，添加劑可能會促進渣滲透到耐火材料中(滲透深度大于理論值)；當RP=1時，添加劑對抑制渣滲透沒有影響；當大于RP>1時，添加劑可以抑制渣滲透到耐火材料中。RP值越大，熔渣對耐火材料的滲透深度越小，即耐火材料對熔渣滲透的抵抗力越強。

由式(2-25)可導出：

(2-26)

在沒有添加抑制熔渣滲透的物質的情況下，格式中霹靂-界面張力；

在添加了抑制熔渣滲透的物質后，耐火固相的界面張力。

由式(2-23)和式(2-25)

L2p=L2p/R2p=rt霹靂/2.8R2p。

由式(2-22)和式(2-24)

L2p=L2理/1.4R2p(2-28)

即L'p=L理/1.18Rp(2-29)

根據Lager(Zager)公式，下面提出了耐火半徑r的平均值

r2=8K/ap(2-30)

k-耐火材料的透氣性，μm2；

Ap-耐火材料顯氣孔率，%

耐火材料通過氣孔吸收熔渣量(體積v)為:

V=LpSAp(2-31)

S-耐火材料的截面積；

Ap-耐火材料的顯孔率；

LP-溶渣的滲透深度。

將式(2-22)和式(2-27)代入式(2-31)得出耐火材料顯孔率對熔渣滲透的影響的關系式為:

V2=A3/2K1/2S2t霹靂/R2P(2-32)

由于熔渣滲入耐火材料的孔隙會導致其成分溶解在熔渣中并導致腐蝕，可以認為熔渣的滲透與耐火材料的腐蝕有一定的關系。余仲達和井楠宏(1993年)研究了這種關系。結果表明，鎂耐火材料之間存在指數關系，因此他們認為R/Rp應滿足以下關系，以有效抑制鎂耐火材料的熔蝕：

08(2-33)

(2-34)即R>1.25

型(2-33)和型(2-34)表明鎂耐火材料具有以下幾點：

1.氣孔半徑(r)小(鋼包熔渣不滲入小于5μm的氣孔)；

2.耐火材料的抗滲系數RP應較大；

3.熔渣與耐火材料之間的濕度應較小；

4.熔渣粘度(B)應大。

其中，在耐火材料中添加能增加RP值的物質對提高材料的耐腐蝕性和耐滲透性為有效。因此，RP表明了耐火材料的熔損與熔渣滲透之間的定量關系。

對于特定的耐火材料和熔渣組成，這種耐火材料的溶解特性決定了這種熔渣。根據式(2-27)可以有兩種解決方案，以降低耐火材料對熔渣的溶解速度。

1.熔渣與耐火材料之間的潤濕量，提高熔渣的粘度；例如，碳化硅和氧化物碳復合耐火材料屬于這種耐火材料。

2.可以改變耐火材料和熔渣的性質，增加耐火材料抗溶渣滲透系數的RP值；例如，向鎂耐火材料添加Cr2O3ZrO2等耐火材料。

另一個例外是熔渣中使用的耐火材料。由于碳和Zro2可以被V2O5和V2O3濕潤，上述兩種方法對這種使用條件無能為力。因此，其解決方案主要是選擇致密鎂原料，采用特殊的顆粒級配，實現氣孔徑細化r）耐火材料的生產。從而抑制熔渣對耐火材料的滲透。

抗滲碳磚與一般耐火磚的區別在于對氧化鐵含量的要求其嚴格，一般要求在1%以下，因為氧化鐵還原后體積膨脹，可以促進磚下碳素的沉積，導致砌體疏松、剝落、強度下降和早期損傷。

 

滲碳爐用耐火材料

對抗滲碳磚的重度和強度要求因使用部位而異。重質抗滲碳轉移用于爐內荷載較大或摩擦頻繁的部位，如軌道支撐轉移、爐口、拱腳磚等；輕質抗滲碳轉移用于爐壁、爐頂等部位。

這些熱工設備的使用溫度相對較低，類似于軋鋼廠的加熱爐和均熱爐。因此，耐火材料基本相同，一般采用鋁硅耐火材料。

耐火材料的顯著發展趨勢是保溫節能。因此，輕質保溫耐火材料變得越來越重要。輕質粘土磚和硅藻土磚一般用于輕質耐火纖維氈、輕質涂料和輕質澆注料。一般來說，輕質耐火材料的強度相對較低，因此向高強度輕質耐火材料發展。

就滲碳爐的工作環境而言，其工作溫度不是很高，滲碳的加熱溫度在930℃左右，爐溫變化梯度也不高。因此，一般耐火材料在溫度要求方面是可選的。

滲碳爐內存在還原滲碳氣氛，要求砌體耐火材料具有抗滲性，具有抗滲碳磚的性能，砌體襯里耐火材料可選用重質高鋁耐火磚；保溫層可選用輕質抗滲碳磚；爐門可選用耐碰撞熱穩定性好的抗滲碳磚。

輕質防滲磚與鋼甲之間可采用一層25*40mm厚的耐火纖維，以減少散熱損失。抗滲碳耐火磚與一般耐火磚的區別在于對氧化鐵含量的要求其嚴格，一般要求如下，因為氧化鐵還原后體積膨脹，可以促進磚下碳沉積，導致砌體疏松、剝落、強度下降和早期損傷。

據河南耐火材料制造商耐火材料介紹，對抗滲碳磚的重度和強度要求因使用部位而異。重質抗滲碳磚用于爐內荷載大或摩擦頻繁的部位，如軌道支撐磚、爐口、拱腳耐火磚等。輕質抗滲碳磚用于爐墻、爐頂等部位。